Читаем Юный техник, 2010 № 09 полностью

Учитывая все свойства чешуйчатого покрова крыла бабочки и тот большой вклад, который чешуйки внесли в эволюцию бабочек, у меня возникла идея о возможном использовании ее аналога в самолетостроении.

С этой целью была изготовлена металлическая версия чешуйки. Данная «обшивка» имела верхнюю и нижнюю плоскости. Верхняя плоскость формируется при помощи ребрышек, которые соединены между собой перемычками. Между ними располагаются воздушные окна. Нижняя плоскость представляет собой тонкую плоскую пластину. Между верхней и нижней плоскостью есть воздушная полость, образованная при помощи маленьких опор (см. рис.).

Наглядным примером чешуйки с внутренней воздушной нишей является чешуйка крыла бабочки Danaus plexippus. Верхний слой чешуйки имеет ребрышки, соединенные между собой перемычками.

Нижний слой представляет собой плоскую тонкую пленку. Трабекулы-подпорки разделяют слои, образуя внутреннюю нишу. Между перемычками верхнего слоя находятся воздушные окна.

На рисунке показан вертикальный разрез чешуйки крыла:

_{UL — верхний слой; LL — нижний слой; Т — трабекула}

Когда модель крыла с такой обшивкой была продута в аэродинамической трубе, оказалось, что при этом на 15 % увеличивается силовое воздействие потока на крыло. Летательный аппарат с подобными крыльями будет намного маневреннее обычного.

Кроме того, как показывают исследования, у ночных бабочек не случайно плотность чешуек превысила 2000 на кв. мм. В результате ультразвуковое волны локаторов летучих мышей, которые охотятся за этими бабочками, попав на чешуйки, теряют большую часть энергии и отражаются от крыла насекомого весьма слабым сигналом. Так же можно существенно снизить и радиолокационную заметность самолета.

Взаимодействие внешнего потока с «обшивкой бабочки»:

_{1 — внешний поток; 2 — забор воздуха во внутреннюю полость; 3 — вторичный поток; 4 — выброс воздуха из обшивки; HP — область высокого воздушного давления; LP — область низкого давления.}

Далее, в ходе эволюционного отбора, на крыльях бабочек из рода Plusia чешуйчатый покров стал еще своего рода зеркалом, в котором отражаются окружающие листья, травинки. В результате бабочка словно бы надела маскировочный халат. Подобная маскировка, наверное, пригодится и боевой технике.

Таким образом, как мы видим, в чешуйке бабочки заложено много всего, что может существенно улучшить летные характеристики самолетов. Такое покрытие запатентовано, и есть надежда, что со временем чешуйчатая обшивка появится на летательных аппаратах нового поколения.

У БАБОЧКИ ЕСТЬ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?

Бабочки могут совершать перелеты в сотни и тысячи километров. При этом скорость полета некоторых бабочек превышает 100 км/ч.

Между тем при замедленной съемке отчетливо видно, как бабочка в полете периодически складывает крылья в вертикальном положении. Подъемная сила их в этот момент равна нулю, и бабочка, казалось бы, должна терять высоту. Но на практике этого не происходит. Почему?

На этот вопрос попытались ответить ученые Института эволюционной морфологии и экологии животных РАН.

В лаборатории морфологии беспозвоночных под руководством доктора биологических наук В. Свешникова были проведены сотни экспериментов, которые показали, что бабочка-лимонница в этот момент даже получает дополнительное ускорение и взмывает вверх. За счет чего?

Съемка крупным планом с разных ракурсов показала, что в момент «схлопывания» крыльев над телом насекомого отчетливо виден канал почти с правильным овальным сечением. Это сопло своеобразного реактивного двигателя, помогающего бабочке не только держаться в воздухе, но и придающего ей дополнительное ускорение.

В самом деле, в какой-то момент передняя пара крыльев образует своего рода воздухозаборник, а задняя — реактивное сопло. При сближении крыльев бабочки смыкают сначала переднюю часть крыльевых пластин, а потом волна как бы перекатывается к их задней кромке. В итоге крылья с силой выталкивают «зажатую» между ними порцию воздуха из «сопла», создавая тем самым реактивную струю…

Поскольку эта струя направлена под небольшим углом вниз, часть реактивной силы удерживает бабочку в воздухе и даже помогает набрать высоту, а другая сообщает ей дополнительную скорость.

Всего ныне ученым известны более десятка аэродинамических эффектов, которые помогают бабочкам лучше летать.